Activité des Antibiotiques chez les bactéries du genre Streptococcus

Activité des Antibiotiques chez les bactéries du genre Streptococcus

Sensibilité de S. pneumoniae aux bétalactamines Ecart des CMI (mg/l) des S. pneumoniae sensibles aux bétalactamines Pénicilline G 0,004-0,06 Céfalotine 0,006-0,25 Amoxicilline 0,004-0,06 Céfotaxime 0,003-0,06 Imipénème 0,004-0,03 Pipéracilline 0,004-0,06 Souches dites de sensibilité diminuée En Australie et en Nouvelle-Guinée 1967 CMI vis à vis de la pénicilline G étaient supérieures à 0,12 mg/l en cas de méningite échecs de la pénicilline G Péni G reste efficace dans le cas des pneumopathies. En 1977, en Afrique du Sud, des souches de CMI > 1 mg/l vis à vis de la Péni G résistantes au traitement par la pénicilline G en cas de méningites. Puis Extension mondiale

Mécanisme d'action des bétalactamines Les bétalactamines inhibent une étape tardive de la synthèse du peptidoglycane. Le peptidoglycane composé essentiel de la paroi bactérienne réalise un grillage tridimensionnel qui entoure la bactérie situé sous la capsule de S. pneumoniae associé aux acides teichoïques protection de la bactérie (PO), forme, division cellulaire. enzymes ou substrats de synthèse du peptidoglycane = cible de nombreux AB.

Structure du Peptidoglycane Molécule unitaire comprenant un disaccharide (acide N-acétyl muréique NAM et N-acétyl glucosamine NAG) associé à une chaîne peptidique latérale liée à NAM. polymérisée sous forme d'une chaîne polysaccharidique rigidité renforcée par des ponts peptidiques qui relient les chaînes peptidiques latérales (AA3-AA4) à polymère en trois dimensions. Chez les bactéries à Gram positif peptidoglycane très épais = 50% du poids cellulaire et 90% du poids pariétal. trés polymérisé

Synthèse du peptidoglycane Première étape cytoplasmique aboutit à la synthèse du nucléotide de Park addition de 5 acides aminés à une molécule d'udp-nam : opéron Mur chez Sp la chaîne peptidique est de longueur variable (3 ou 4) Seconde étape membrane cytoplasmique lipide I par perte du nucléotide, puis lipide II par addition de NAG. + peptide de liaison au niveau de la L-Lysine du pentapeptide (AA3). chez Sp pas de peptide de liaison ou de type Ala-Ala ou Ala-Ser Suite de la synthèse à l'extérieur de la membrane cytoplasmique. Synthése de la chaîne polysaccharidique de glycane : transglycosylases Etablissement des ponts peptidiques : D-ala-D-ala : transpeptidases. La perte de la D-Alanine fournit l'énergie nécessaire à la réaction.

Synthèse du Peptidoglycane

Action des transpeptidases et des carboxypeptidases : réarrangements et pontages secondaires. Chez Sp 5 PLP de haut poids moléculaire (1a, 1b, 2a, 2b et 2x). certaines bifonctionelles (1a, 1b, 2a) d'autres uniquement transpeptidase (2b, 2x). substrat principal = dipeptide D-alanyl-D-alanine. une PLP de faible poids moléculaire (3) carboxypeptidase.

PLP2x de Streptococcus pneumoniae

Activité des bétalactamines au niveau des PLP inhibent la formation des ponts interpeptidiques. analogie structurale + dipeptide D-alanyl-D-alanine carboxyterminal acylation stable du site actif de la PLP affinité des différentes molécules varie pour les différentes PLP pénicilline et l'amoxicilline PLP1a et 2b céphalosporines PLP1a et 2x. activité antibiotique nécessite le plus souvent l'inhibition de plusieurs PLP action bactériostatique, puis effet bactéricide due en partie à la désorganisation du peptidoglycane. libération d'acides teichoïques à phénomène d'autolyse (activation d'hydrolases endogènes)

Analogie structurale entre bétalactamine et dipeptide D-Ala-D-Ala

Résistance du Pneumocoque aux bétalactamines Résistance bactérienne aux bétalactamines peut relever de quatre mécanismes diminution de la perméabilité qui freine la pénétration de l'antibiotique efflux actif inactivation enzymatique : bétalactamases modification des cibles cellulaires (PLP) Chez Sp la résistance est due à des modifications des PLP. diminution de l'affinité des PLP pour les bétalactamines désacylation n'est pas modifiée. doit toucher 3 des 5 PLP de haut poids moléculaire. changements ++ au niveau des séquences des PLP (25%) acquisition de structure en mosaïque en particulier pour PLP 1a, 2x et 2b

Résistance du Pneumocoque aux bétalactamines Niveaux variables de CMI pour la pénicilline G Résistance croisée entre les différentes bétalactamines, dont les C3G L'affinité des différentes bétalactamines pour chaque PLP du pneumocoque varie. résistance à la pénicilline PLP2b et 1a. résistance à bas niveau vis à vis des céphalosporines PLP2x ( souches sont résistantes à haut niveau à la pénicilline G) résistance de haut niveau au céfotaxime modifications d'affinité des PLP1a et 2x rôle PLP3??

Résistance du Pneumocoque aux bétalactamines Sp est normalement transformable acquisition des structures en mosaïque par recombinaisons homologues interespèces (Streptocoques commensaux S. mitis, S. oralis, S. sanguis). Chez ces espèces la résistance évolue par mutations dans les gènes des PLP Il existe aussi des échanges entre Sp de sérotypes différents PBP2x de mutants CTX-R 11 mutations différentes proches du site actif (résidus Thr338 et Glu552). mutation =Thr 338 empêche l acylation mutation = Glu 552 plus spécifique, touche Péni G et Céfotaxime.

Résistance du Pneumocoque aux bétalactamines Autres mécanismes de résistance Autres gènes impliqués dans la biosynthèse de la paroi bactérienne cpoa qui code pour une glucosyltransférase (mutants R pipéracilline) ciah qui code pour une histidine protéine kinase (mutants R CTX) mur

Epidémiologie de la résistance aux bétalactamines. En France les premières souches ont été détectées en 1978 évolution lente (3,8 % de PSDP en 1987). plus de 40% en 1996. Importance de Portage prolongé Pression de sélection antibiotique (Tt antérieur) Observatoires régionaux du pneumocoque (ORP) et CNRP

Etude au laboratoire de la sensibilité du Pneumocoque aux bétalactamines Détection par étude de l activité de l oxacilline (5µg) 26mm Mesure des CMI des bétalactamines. CMI de la pénicilline G insuffisante CMI des antibiotiques indiqués dans la pathologie étudiée amoxicilline et céfotaxime ou ceftriaxone. Méthode dilution en milieu gélosé (M-H supplémenté par 5 % de sang) dilution en milieu liquide (API ou IM) E-test CMIX2

S. pneumoniae résistant à la Pénicilline

S. pneumoniae phénotype rare CTX> PENI> AMX PLP2x AMX> PENI > CTX PLP2b

Interprétation selon les recommandations du CA-SFM pénicilline S < 0,12 mg/l, R > 1 mg/l, amoxicilline S < 1 mg/l, R > 2 mg/l céfotaxime, ceftriaxone S < 1 mg/l, R > 2 mg/l Un niveau intermédiaire de résistance aux bétalactamines ne contre-indique pas l'emploi de ces antibiotiques à condition d'utiliser des doses appropriées d'antibiotique en fonction du site de l'infection Les souches catégorisées comme intermédiaires (ou résistantes de bas niveau) doivent être considérées comme résistantes en cas de méningite, mais sensibles à fortes doses en cas d infections respiratoires La résistance acquise à la pénicilline G est croisée avec toutes les autres b- lactamines mais à des niveaux variables en fonction des molécules

CMI comparées de certaines bétalactamines vis à vis des PSDP

Contrôle de qualité Streptococcus pneumoniae CIP 104485 Limites acceptables des CMI (mg/l) des bêta-lactamines Pénicilline G Amoxicilline Céfotaxime 0,125 0,5 mg/l 0,03 0,125 mg/l 0,03 0,25 mg/l

Bétalactamines et autre Streptocoques La sensibilité des streptocoques à la pénicilline G est évaluée avec un disque d oxacilline à 5 μg selon les critères suivants : - diamètre OXA-5 > 20 mm = sensible à pénicilline G. Interprétation valable pour l activité des autres B-lactamines - diamètre OXA-5 < 21 mm = I ou R à pénicilline G. CMI de l amoxicilline et/ou du céfotaxime. Sensibilité anormale fréquente chez certains streptocoques oraux Streptocoques B-H toujours sensibles aux/à la Pénicilline(s) rares souches de SGB de sensibilité diminuée

Quinolones Action inhibition de la réplication de l'adn bactérien cible Topoisomérases II Gyr A et B ++ chez Sp Topoisomérases IV Par C et E ++ chez les Gram + Résistance chromosomique mutation efflux Mécanismes cible = QRDR (quinolone resistance determining region) cipro-norflo pompes (pmra chez Sp) inhibition par la réserpine Génotype bas niveau efflux, ParC, (ParE) Ht niveau GyrA + ParC ou ParE Transfert de gènes entre Strepto et gènes mosaiques

Quinolones Epidémiologie très rare en France (<2%) mais d importance variable selon les pays (taux élevés en Europe de l est, en Asie) ABG tester 2 quinolones Norflo R à bas niveau diam <10 mm risque de sélection de mutants Ht niveau Levoflo R Ht niveau diam < 17 mm

Peflo ParC Norflo ParC ou Efflux Sparflo GyrA

Macrolides et apparentés Macrolide (noyau à 14 atomes et à 15 atomes) Erythromycine et dérivés: résistances croisée clarithromycine, dirithromycine, oléandomycine,roxithromycine Sous-groupe kétolide: télithromycine Macrolide (noyau à 16 atomes): résistances croisées Josamycine, miokamycine, midécamycine, spiramycine,tylosine Lincosamide Lincomycine, clindamycine Streptogramine A+B Pristinamycine IIA + IA, dalfopristine/quinupristine

Mécanisme d'action des MLS Fixation /s-unité 50S du ribosome (cavité + centre Peptidyl Transferase 23S) M(A2058, A2059, A2062, G2505, U2609), L (A2058) ou S (A2062) ==> Blocage de l élongation de la chaine PP [Résistance naturelle Gram négatifs (AcrAB-TolC chez E. coli)] [Résistance lincosamides et streptogramines A chez E. faecalis (lsa, efflux?)] Macrolides sont bactéricides sur Strepto/Pno Staph

Mécanismes de résistance Modifications de la cible Modification du ribosome ==> baisse affinité par méthylation erm(b) différences dans l expression de la résistance ( atténuateur) ermtr [classe erm(a)] - Mutation ribosomale (A2058, A2059, A2062) rares car il existe 4 gènes rrn - Mutation des protéines ribosomales (L4 ou L22) Efflux pompe différente de type ABCtransporteur ou MFS[Mef(A)] Porté par un transposon

Phénotype MLSB [génotype erm(b)] tous les M sont inducteurs Phénotype constitutif ou inductible Phénotype inductible MLSB MLSB Fréquence Sp (>90% pour 50% Ery R) en France SGA (70% pour 10-25% Ery R) SGB (40-60% pour 15-25% Ery R)

Phénotype MLSB inductible [génotype erm(a) (ermtr)] M16 et linco sont actifs antagonisme ery/clinda - Le phénotype MLSB constitutif ressemble à celui de erm(b) - Rapporté chez SGA (5%) et chez SGB (>30%), très rare chez Sp

Phénotype M inductible [génotype mef(a)] niveau R variable pas d antagonisme E/L Substrats de la pompe (MajorFacilitatorSuperfamily): M14 et 15 (M16, linco, télithro pas touchés) Fréquence en F SGA (10-30%) SGB (5%) Sp (3%)

Fréquence de résistance en France Sp 45-50% Ery R erm(b)++ et mef(a) pas de r Télithro ni Pristina SGA 25% Ery R aspect clonal (emm28) erm(b) et mef(a) SGB 15-25% Ery R erm(b), erm(a), [mef(a)]

Erythro I/R Clinda I/R Clinda S Clinda S antagonisme Ery pas d antagonisme Phen MLSb inductible MLSb inductible M14-15 ou constitutif Geno erm erm mef M et Cl R M et Cl R M& -15 R

Autres types de résistance aux macrolides Phénotype L Nucléotidyltransférases des lincosamides [lnu(c)] SGB touche seulement la linco (M et Clinda S) Phénotype LSA staphylocoques SGB et SNG Mutants ribosomaux Protéine L4 ++ chez Sp, SBH, SNG

Réponse au clinicien Ery Cli Pristina MLSBind R I/R/S(I) S MLSBconst R R S M R S S - Phénotype MLSBi: réinterpréter Cli/Lin «I» - Phénotype M: ne pas réinterpréter Cli/Lin «S» (non substrats de la pompe) - Activité bactéricide de la pristinamycine conservée contre les Sp MLSB

Activité de la télithromycine (kétolide) Active sur les souches de phénotype M (efflux) (CMIX2) de phénotype MLSB génotype ermtr (S. pyogenes) Rarement active sur les souches de S. pyogenes phénotype MLSB génotype erm(b) Très souvent active sur les souches de Sp phénotype MLSB et génotype erm(b); fausses réponses «intermédiaire» après incubation sous CO2 Nécessite un test spécifique: la réponse ne peut être déduite du test des autres MLS sans CO2 avec CO2 tester sans CO2

Tétracyclines Inhibiteurs de la synthèse des protéines (ribosome) Bactériostatique à large spectre Action après diffusion passive membrane des Bactéries Gram+ fixation /s unité 30S (protéine S7 et ARN 16S) empêche la fixation de l ARNt Activité antibactérienne écart CMI CMI50 CMI90 Sp 4-8 4 >8 Str BH 2-8 >8 >8 Str NG 2-8 >8 >8 Bornes de sensibilité du CA-SFM S 4 R >8 Tester Tc et Mc pour différencier efflux (Tc R Mc S) et protection ribosomale (Tc R et Mc R)

Mécanismes de résistance Tétracyclines : Efflux tet(k) et tet(l) plasmidique Protection ribosomale tet (M, O, Q, T, W) produit des protéines proches des facteurs EF portés par des plasmides ou des transposons conjugatifs tet(o) est retrouvé sur le même Tn que mef(a) chez S. pyogenes Inactivation enzymatique pas chez les BGP Epidémiologie de la résistance Sp 30% de R SGA 35% SGB >80% essntiellement tet(m)

Tigécycline Beaucoup plus active sur les Stretocoques pas touchées par l efflux pas affectée par la présence de tet(m)

Rifampicine Action bactéricide par inhibition de la RNA polymérase-dna dépendante Mécanisme de résistance mutation dans le gène rpob (domaines codant pour la /s unité β acquisition de gènes mutés à partir d autres Streptocoques Fréquence de résistance le plus souvent basse (<1% en France et Espagne) difficile à évaluer

Glycopeptides Pas de résistance sauf une souche de S. bovis résistante à la Vancomycine (Van B)

Aminosides AB glycosidique bactéricide Actifs sur le ribosome (30S) arrêt de la synyhèse protéique Cible ARN 16S et protéines ribosomales Transport en partie actif (énergie oxydation) EDP Mécanismes de résistance altération de la cible rare (SM) Modification enzymatique gènes» plasmides ou transposons AAC APH ANT +/s classes et iso enzymes Constitutif et production intracellulaire Niveau de résistance variable (Haut niveau pour APH)

Aminosides Résistance naturelle métabolisme anaérobie, à bas niveau (4-256mg/L) mais synergie + B-lactamines/glycopeptides SGA Sp SNG CMI SM 12-50 6-25 6-25 KN 12-50 6-25 12-50 GN 4-8 3-6 6-12 Résistance acquise Mutants ribosomaux (Sp) Haut niveau de résistance à la SM Résistance Enzymatique ANT6 APH3 en association SM-KN R AAC6 -APH2 Enz bifonctionnel KN-GN R association SM-KN-GN R Détection disques fortement chargés, MH + 5% sang de cheval zone d incertitude

Aminosides Fréquence de la résistance HN Sp 0% résistance GM 8% SM 3% KN (67% phénotype sauvage) SGB 0% résistance GM 80% phénotype sauvage Autres Stretocoques 0% résistance GM > 90% phénotype sauvage

Autres Antibiotiques Chloramphénicol inhibition de la synthèse des protéines (/s unité 50S, ARN 23S) habituellement actif sur Sp et SGB, moins de 1% R Fosfomycine inhibition de la synthèse de la paroi bactérienne au stade précoce (MurA) avant Blactamines et glycopeptides écart CMI CMI50 CMI90 Sp est sensible (Cc 32mg/L) 4-16 5 10 SGA 2-64 28 54 SGB 2-64 12 45

Autres Antibiotiques Sulfamides et Trimethoprime Interaction avec la synthèse des acides nucléiques remplacent le DHF à des stades de la synthèse action séquentielle --> synergie le plus souvent bactéricide ABG emploi de Mx particulier (MH +5% sang lysé) CMI Sulfamides 4-32 mg/l TMP 0,5-4 mg/l Résistance Sufamides rare chez les Streptocoques sauf Sp modification de DHFS TMP modification de DHFR R à bas niveau Sp 25% en 2009 SGA